Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Разработан материал, который может выполнять различные задачи в зависимости от температуры

Разработан материал, который может выполнять различные задачи в зависимости от температуры
Разработан материал, который может выполнять различные задачи в зависимости от температуры

Исследователи сообщают, что они разработали новый композитный материал, способный менять поведение в зависимости от температуры для выполнения конкретных задач. Эти материалы могут стать частью следующего поколения автономных роботов, которые будут взаимодействовать с окружающей средой.

Новое исследование, проведенное профессором гражданской и экологической инженерии Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне Шелли Чжан и аспирантом Вейченом Ли в сотрудничестве с профессором Тянь Ченом и аспирантом Юэ Ван из Хьюстонского университета, использует компьютерные алгоритмы, два различных полимера и 3D-печать для обратного проектирования материала, который расширяется и сжимается в ответ на изменение температуры с участием человека или без него .

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

«Создание материала или устройства, которое будет реагировать определенным образом в зависимости от окружающей среды, очень сложно концептуализировать, используя только человеческую интуицию — существует так много дизайнерских возможностей», — сказал Чжан. «Поэтому вместо этого мы решили работать с компьютерным алгоритмом, который поможет нам определить наилучшее сочетание материалов и геометрии».

Команда сначала использовала компьютерное моделирование, чтобы концептуализировать двухполимерный композит, который может вести себя по-разному при различных температурах в зависимости от данных пользователя или автономного зондирования.

«Для этого исследования мы разработали материал, который может вести себя как мягкая резина при низких температурах и как жесткий пластик при высоких температурах», — сказал Чжан.

После того, как новый композитный материал был изготовлен в материальном устройстве, команда проверила способность нового композитного материала реагировать на изменения температуры для выполнения простой задачи — включения светодиодов.

«Наше исследование показывает, что можно создать материал с интеллектуальными возможностями измерения температуры, и мы считаем, что это будет очень полезно в робототехнике», — сказал Чжан. «Например, если грузоподъемность робота должна измениться при изменении температуры, материал «знает», что нужно адаптировать свое физическое поведение для остановки или выполнения другой задачи».

Чжан сказал, что одной из отличительных особенностей исследования является процесс оптимизации, который помогает исследователям интерполировать распределение и геометрию двух необходимых полимерных материалов.

«Наша следующая цель — использовать эту технику, чтобы добавить еще один уровень сложности к запрограммированному или автономному поведению материала, например, к способности ощущать скорость какого-либо воздействия от другого объекта», — сказала она. «Для робототехнических материалов будет крайне важно знать, как реагировать на различные опасности в полевых условиях».

Теги: полимеры

В тренде